JP4481125B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、ディスプレイの前面に設置し、ディスプレイの性能、特に、ディスプレイに外光が当たった時のコントラスト低下等による性能の低下を防止する機能や、ディスプレイの有効光を好適に拡散させて視野角を広くする機能等を有するコントラスト向上シートを用いた表示装置に関するものである。

有機発光ダイオード・ディスプレイ（以下、ＯＬＥＤと記す。）や液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤと記す。）等では、通常、観察者がどのような位置から見ても良好な画像が得られるように、視野角が広いことが好まれる。
一方、例えば通勤電車の中で仕事をする場合等、周りの人から画面を覗かれては困ることがあり、このような場合にはディスプレイの観察者のみに見え、他人からは見えないような視野角の制御が望まれる。このような要求に対して、例えば図１０に示すようなルーバータイプのコントラスト向上シートが開発されて使用されている。ルーバータイプのコントラスト向上シートは、外光を遮光してコントラストを上げる効果を示し、例えば、ルーバーにおける二重像（ゴーストと称する。）の発生を減少させたコントラスト向上シートが開示されている（特許文献１〜特許文献３参照。）。特許文献１の第５図には、ゴーストの説明図が記載されている。
特公昭５８−４７６８１号公報 特表平６−５０４６２７号公報 特開平９−３１１２０６号公報

しかし、特許文献１〜特許文献３に記載されたルーバータイプの従来のコントラスト向上シートは、斜め方向の映像光を単純にカットしており、高精細ＬＣＤ等のディスプレイにおいては、観察者側に到達させるべき映像側の拡散光源の拡散光を減少させてしまい、画面の輝度が低下するという問題があった。

そこで、本発明は、外光による画像のコントラスト低下を抑制し、コントラストを向上することを第１の目的とし、さらにゴーストの発生を抑えて、映像源からの拡散光を有効に利用して画面の輝度の低下を抑制し、適正な視野角を有するコントラスト向上シートを備える表示装置を提供することを課題とする。

以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

請求項１の発明は、映像光を発する映像源と、前記映像源よりも観察者側に配置されるコントラスト向上シートとを備える表示装置であって、前記コントラスト向上シートは、断面形状が台形のレンズ部が所定の間隔で配列されるとともに、隣り合う前記レンズ部間の楔形部は、前記レンズ部と、同一又は異なる材料が充填され、前記楔形部は、映像源側もしくは観察者側に先端を有し、かつ、光吸収効果を有し、前記コントラスト向上シートを構成するシートの最も映像源側であるシート面に、プリズムレンズが設けられ、前記プリズムレンズは、前記シート面を底面とする三角柱プリズムが配列されており、前記三角柱プリズムが前記底面となす角度が、法線を上向きに持つ５°〜２０°の緩斜面と法線を下向きに持つ５０°〜９０°の急斜面とを備えることを特徴とする表示装置である。
本発明においては、プリズムレンズは連続プリズム形状がより好ましい。
本発明においては、観察者に好ましい上方の適正な視野角を３０°〜６０°と設定し、それに対応してプリズムレンズの緩斜面の角度を定めている。
すなわち、視野角を３０°とするとプリズムレンズの緩斜面の角度は約２０°、視野角４５°とすると緩斜面の角度は約１２°、視野角６０°とすると緩斜面の角度は約５°となる。
また、本発明において、プリズムレンズの角度を変えて、上側を緩斜面、下側を急斜面とするのは、外光は上方から入射する場合が多く、それをシート裏面のプリズムレンズで効果的に反射させ、楔形部で吸収し、観察者側に行かせないようにするためである。
本発明において、プリズムレンズの急斜面の角度は、プリズムレンズ製造上の制約とコントラスト向上効果により好ましい角度範囲が設定される。
プリズムレンズの急斜面の角度が、９０°を超えるとレンズの製造が困難となり、５０°未満ではコントラストが低下する。
上記のように、上方から入射した外光は、プリズムレンズで反射されて楔形部で吸収され、コントラストが向上する。
一方、映像源側からの映像光はプリズムレンズにより若干下向きになるが、指向性の少ない拡散光を用いるディスプレイの場合には、視野角にはほとんど影響しない。

請求項２の発明は、請求項１に記載の表示装置において、前記プリズムレンズは垂直方向に光を制御することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の表示装置において、前記楔形部の断面形状が観察者側に幅広の下底面を有する略台形であることを特徴とする。
楔形部を略等脚台形とすることにより、楔形部の上底面の頂角が鈍角となり、楔形部を作製するための金型等が容易に製造でき、さらに楔形部の強度が向上し、高品質のコントラスト向上シートを安定して製造することができる。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の表示装置において、前記楔形部の斜面部分が出光面の法線となす角度をθとしたとき、θが０°〜１５°の範囲であることを特徴とする。
本発明においては、映像光を楔形部の斜面で反射し、視野角を広くするために、上記の角度範囲を好ましい角度としている。
角度θが１５°を超えると、十分なコントラスト向上効果もしくは視野角制御効果を達成するために、ブラックストライプＢＳの幅を広くする必要が生じるので、光の利用効率が低下し、輝度が低下してしまう。
さらに、ＢＳ幅が広いと製造がより難しくなるという問題を生じる。
また、本発明においては、断面形状楔形部の斜面部分が出光面の法線となす角度θは、必ずしも楔形部の上下で同一角度である必要はなく、上下の角度が０°〜１５°の範囲内において、例えば、０°と１０°のように、異なる角度を有することも可能である。

請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の表示装置において、前記楔形部の少なくとも斜面部分を構成する材料の屈折率Ｎｘと、前記レンズ部を構成する材料の屈折率Ｎｙとの間に
Ｎｘ−Ｎｙ≧−０．０１
なる関係を有することを特徴とする。
本発明において、屈折率Ｎｘと屈折率Ｎｙとの屈折率差をほとんどなくすことにより、楔形部に小さい角度で入射した光は全反射せずに楔形部に吸収され、実質的にゴーストの発生が抑えられる。
Ｎｘ−Ｎｙ＝−０．０１の場合は、斜面に対して約８４°以上の角度で入射する映像光は全反射するが、この範囲であれば実質的に問題となるレベルのゴーストにはならない。
Ｎｘ−Ｎｙが−０．０１未満では、観察者側の位置の１０°〜３０°辺りにゴーストの影響が生じてきて好ましくない。

請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の表示装置において、前記楔形部に光吸収粒子が添加されていることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項６に記載の表示装置において、前記楔形部が略台形であって、前記光吸収粒子の平均粒径が１μｍ以上で、前記略台形の上底面の幅以下であることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項６又は７に記載の表示装置において、前記光吸収粒子の添加量が１０〜５０体積％であることを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の表示装置において、前記コントラスト向上シートは、少なくとも一面側に、ＡＲ、ＡＳ、ＡＧ、タッチセンサーのうちのいずれか、又はこれらの内複数の付加機能が付与されていることを特徴とする。

請求項１０の発明は、請求項１〜９のいずれか１項に記載の表示装置において、前記楔形部の２つの斜面部分が出光面の法線となす各々の角度が異なっていることを特徴とする。

請求項１１の発明は、請求項１０に記載の表示装置において、前記楔形部の２つの斜面部分が前記出光面の法線となす各々の角度は、上側の角度が下側の角度より大きいことを特徴とする。

請求項１２の発明は、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の表示装置において、前記コントラスト向上シートを、前記断面形状が台形の前記レンズ部が横ストライプとなる形態で用いることを特徴とするものである。

本発明によれば、断面形状が台形のレンズ部が所定の間隔で配列されるとともに、隣り合うレンズ部間の楔形部の断面形状を観察者側に幅広の下底面を有する略台形とすることにより、楔形部の製造が容易であり、楔形部の強度が向上した高品質のコントラスト向上シートを得ることができる。また本発明のコントラスト向上シートによれば、映像源からの拡散光を有効に利用して画面の輝度の低下を抑制し、適正な視野角を有し、かつ、ゴーストの発生が抑えられたコントラスト向上シートを得ることができる。また本発明によれば、外光による画像のコントラスト低下を抑制させることができ、特に上方からの外光に対して明室コントラストの向上したコントラスト向上シートが得られる。

以下本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。

（第一の実施形態）
図１は、本発明の第一の実施形態にかかるコントラスト向上シートＳ１の一方向の断面を示す図である。図１においては、図面右側に映像光源が配置されて拡散光が出射され、図面の左側に観察者が位置している。このコントラスト向上シートＳ１は、観察者側から映像源方向に順に、観察者側ベースシート１１、レンズ部１２、映像源側ベースシート１３が貼り合わされて形成されており、映像源側ベースシート１３の映像源側には連続プリズム形状のプリズムレンズ１５が設けられている。レンズ部１２は、屈折率がＮ１の物質で形成されている。さらに、図では上下に隣接する２つのレンズ部１２の斜辺に挟まれた部分の断面形状は楔形部をなし、レンズ部１２と同一又は異なる材料物質が充填され、屈折率Ｎ２を有する物質で埋められている。以後の説明においてはこの屈折率Ｎ２の物質で埋められている部分を「楔形部１４」という。楔形部１４の断面形状は、映像源からの拡散光を効率良く全反射するために、略三角形又は略台形をなすものであり、楔形部は映像源側もしくは観察者側に先端を有するものである。図１においては、楔形部１４は略台形をなし、観察者側に幅広の下底面、映像源側に先端となる幅の狭い上底面を備えている。

レンズ部１２は光透過性樹脂で構成され、電離放射線や熱エネルギーで硬化するアクリレート樹脂等を用いることができる。また、楔形部を構成する樹脂としては、レンズ部と同種の樹脂や、シリコンやフッ素が導入された低屈折アクリレート系樹脂等を用いることができる。レンズ部１２の屈折率Ｎ１と、楔形部１４の屈折率Ｎ２とは、コントラスト向上シートＳ１の光学特性を得るために、下記の式（１）に示される所定の範囲に設定されている。
（式１） Ｎ２−Ｎ１≧−０．０１
また、楔形部１４とレンズ部１２とが接する斜面が、出光面の法線Ｖ（当該コントラスト向上シートＳ１のレンズ部に対する垂直入射光に平行な線）となす角度は所定の角度θ_１に形成されている。θ_１は０°〜１５°の範囲である。

楔形部１４は、カーボン等の顔料又は赤、青、黄、黒等の染料にて所定濃度に着色されている。また、観察者側ベースシート１１、及び映像源側ベースシート１３は、レンズ部１２と略同一の屈折率を有する材料にて構成されている。観察者側ベースシート１１の外側面には、観察者側にＡＲ、ＡＳ、ＡＧうち、少なくとも一の機能を備えている。ここに「ＡＲ」とはアンチリフレクションの略で、レンズ表面に入光する光の反射率を抑える機能をいう。また、「ＡＳ」とはアンチスタティックの略で、帯電防止の機能をいう。また「ＡＧ」とはアンチグレアの略で、レンズの防眩性機能をいう。本第一実施形態にかかるコントラスト向上シートＳ１においてはこれらの機能の内一つだけを持たせてもよく、また複数の機能を併せ持たせてもよい。

映像源側ベースシート１３の映像源側には連続プリズム形状の複数のプリズムレンズ１５が紙面に垂直に設けられており、プリズムレンズ１５は映像源からの拡散光を屈折させる。すなわち、プリズムレンズ１５は垂直方向に光を制御する。プリズムレンズ１５は、シート面を底面とする三角柱プリズムが配列されており、三角柱プリズムが映像源ベースシート１３の底面となす角度は、法線を上向きに持つ５°〜２０°の緩斜面１５ａと法線を下向きに持つ５０°〜９０°の急斜面１５ｂとを備えている。

次にコントラスト向上シートＳ１のレンズ部１２内に入光した光の光路について、図１を参照しつつ簡単に説明する。なお、図１において、光Ｌ１１〜Ｌ１３及びＬ１４の光路は模式的に示されたものである。いま、映像源側からレンズ部１２の中央部付近に入射した光Ｌ１１は、そのままコントラスト向上シートＳ１の内部を直進して通過し、観察者に至る。映像源側からレンズ部１２の端部付近に垂直に入射した入射光Ｌ１２は、屈折率Ｎ１のレンズ部１２と屈折率Ｎ２の楔形部１４との屈折率差により楔形部１４の斜面にて反射され、所定の角度をもって観察者側に出光される。映像源側からレンズ部１２の端部付近に角度をもって入射した光Ｌ１３は、斜面にて反射され、入射時とは反対方向にさらに大きな角度をもって、観察者側に出光される。さらに映像源側から楔形部１４の斜面に所定以下の小さな角度をもって入射する光Ｌ１４は、全反射されることなく楔形部１４の内部に入光する。楔形部１４は着色されているので、光Ｌ１４は着色された楔形部１４に吸収され、観察者側に至ることはなく、光Ｌ１４による二重像（ゴースト）を生じない。また、観察者側から楔形部１４の底面に入射する外光Ｌ１５は楔形部１４の内部に入光し、光吸収効果を有する楔形部１４に吸収される。さらに、観察者側から入射する外光のうち、プリズムレンズ１５まで到達する外光Ｌ１６は、プリズムレンズ１５で反射されて楔形部１４の内部に入光し、光吸収効果を有する楔形部１４に吸収される。

比較のため、図９に本発明のプリズムレンズを設けていないコントラスト向上シートＳ９に入射した外光Ｌ９５〜Ｌ９７の光路を示す。観察者側から楔形部の底面に入射する外光９５は楔形部の内部に入光し、光吸収効果を有する楔形部に吸収される。レンズ部に垂直に入射する外光Ｌ９７は映像源側ベースシートから出光する。観察者側から入射した外光のうち、映像源側ベースシートの最も映像源側の界面まで到達した外光Ｌ９６は、空気との界面で反射されて再びレンズ部９２を通り、観察者側から出光する。このため、コントラストが低下する。

上記の比較に示されるように、本発明のコントラスト向上シートＳ１は、プリズムレンズを最も映像源側に設けることにより、外光を効率良く吸収し、コントラストを向上させるものである。このようにして輝度、コントラストが高く、かつゴーストが抑えられ、断面方向に視野角を制御することが可能で、適正な視野角を有するコントラスト向上シートＳ１を得ることができる。

（第二の実施形態）
図２は、第二の実施形態にかかるコントラスト向上シートＳ２の一方向の断面を示す図である。図２においても、図面右側に映像光源が配置され、図面の左側に観察者が位置している。このコントラスト向上シートＳ２は、観察者側から映像源方向に順に、観察者側ベースシート２１、レンズ部２２、映像源側ベースシート２３が貼り合わされて形成されており、映像源側ベースシート２３の映像源側には連続プリズム形状のプリズムレンズ２５が設けられている。レンズ部２２は、屈折率がＮ１の物質で形成されている。さらに、図では上下に隣接する２つのレンズ部２２の斜面に挟まれた断面形状台形の部分は、屈折率Ｎ２を有する物質で埋められている。以後の説明においてはこの屈折率Ｎ２の物質で埋められている部分を「楔形部２４」という。楔形部２４は、観察者側に幅広の下底面、映像側に先端である幅の狭い上底面を備えている。

レンズ部２２の屈折率Ｎ１と、楔形部２４の屈折率Ｎ２とは、コントラスト向上シートＳ２の光学特性を得るために、上記の式（１）に示される所定の範囲に設定されている。また、楔形部２４とレンズ部２２とが接する斜面が、出光面の法線Ｖ（当該コントラスト向上シートＳ２の楔形部に対する垂直入射光に平行な線）となす角度は所定の角度θ₂ に形成されている。θ₂ は０°〜１５°の範囲である。

楔形部２４は、カーボン等の顔料又は所定の染料にて所定濃度に着色されている。また、観察者側ベースシート２１、及び映像源側ベースシート２３は、レンズ部２２と略同一の屈折率を有する材料にて構成されている。観察者側ベースシート２１の外側面には、観察者側にＡＲ、ＡＳ、ＡＧうち、少なくとも一の機能を備えている。本実施形態においてもこれらの機能の内一つだけを持たせてもよく、また複数の機能を併せ持たせてもよい。

映像源側ベースシート２３の映像源側には連続プリズム形状の複数のプリズムレンズ２５が紙面に垂直に設けられており、プリズムレンズ２５は映像源からの拡散光を屈折させる。すなわち、プリズムレンズ２５は垂直方向に光を制御する。プリズムレンズ２５は、シート面を底面とする三角柱プリズムが配列されており、三角柱プリズムが映像源ベースシート２３の底面となす角度は、法線を上向きに持つ５°〜２０°の緩斜面２５ａと法線を下向きに持つ５０°〜９０°の急斜面２５ｂとを備えている。

図示のコントラスト向上シートＳ２は、楔形部２４をなす台形の下底面にブラックストライプＢＳが形成されている。また、楔形部２４の内部には屈折率Ｎ２を有する材料が充填されている。本構成を有するコントラスト向上シートＳ２によっても、映像源側からの各入射光Ｌ２１〜Ｌ２３は第一の実施形態に示したコントラスト向上シートＳ１における入射光Ｌ１１〜Ｌ１３と同様の光路をたどる。さらに映像源側から斜面に所定以下の小さな角度をもって入射する光Ｌ２４は、全反射されることなく楔形部２４の内部に入光し吸収され、ゴースト発生が抑えられる。また、底面のブラックストライプＢＳに入射した外光Ｌ２５はブラックストライプＢＳにより吸収される。さらに、観察者側から入射する外光のうち、プリズムレンズ２５まで到達する外光Ｌ２６は、プリズムレンズ２５で反射されて楔形部２４の内部に入光し、光吸収効果を有する楔形部２４に吸収される。したがって観察者側からの視野による画像のコントラストが向上する。上記のように、コントラスト向上シートＳ２によっても、第一の実施形態におけるコントラスト向上シートＳ１と同様の効果、すなわち輝度、コントラストが高く、かつゴーストが抑えられ、断面方向に視野角を制御することが可能で、適正な視野角を有するコントラスト向上シートＳ２を得る
ことができる。

（第三の実施形態）
図３は、本発明の第三の実施形態のコントラスト向上シートＳ３を示している。このコントラスト向上シートＳ３は、観察者側から映像源側方向に順に、映像源側ベースシート３１、レンズ部３２、観察者側ベースシート３３が貼り合わされて配置されており、映像源側ベースシート３３の映像源側には連続プリズム形状のプリズムレンズ３５が設けられている。レンズ部３２は屈折率Ｎ１を有する物質により形成されている。上下方向に隣接するレンズ部３２の間に挟まれた楔形部３４は映像源側に先端を有し、楔形部３４の内部には、レンズ部３２の屈折率Ｎ１と略同一の屈折率を有する物質が充填されている。さらに、図において楔形部３４の斜面および上底面は、屈折率Ｎ２を備え透明な物質により形成された層３６（以下「透明屈折率層３６」という。）により形成されている。

レンズ部３２の屈折率Ｎ１と、透明低屈折率層３６の屈折率Ｎ２は、コントラスト向上シートＳ３の光学特性を得るために、上記の式（１）に示される所定の範囲に設定されている。また、透明屈折率層３６とレンズ部３２とが接する斜面が、出光面の法線Ｖ（当該コントラスト向上シートＳ３のレンズ部に対する垂直入射光に平行な線）となす角度は所定の角度θ₃ に形成されている。θ₃ は０°〜１５°の範囲である。

レンズ部３２は通常電離放射線硬化性を有するエポキシアクリレートなどの材料にて構成されている。また、楔形部３４は、カーボン、顔料又は所定の染料等にて所定濃度に着色されている。また、観察者側ベースシート３１、及び映像源側ベースシート３３は、レンズ部３２と略同一の屈折率を有する材料にて構成されている。観察者側ベースシート３１の外側面には、上記第一の実施形態にかかるコントラスト向上シートＳ１と同様に、観察者側にＡＲ、ＡＳ、ＡＧうち、少なくとも一の機能が備えられている。

映像源側ベースシート３３の映像源側には連続プリズム形状の複数のプリズムレンズ３５が紙面に垂直に設けられており、プリズムレンズ３５は映像源からの拡散光を屈折させる。すなわち、プリズムレンズ３５は垂直方向に光を制御する。プリズムレンズ３５は、シート面を底面とする三角柱プリズムが配列されており、三角柱プリズムが映像源側ベースシート３３の底面となす角度は、法線を上向きに持つ５°〜２０°の緩斜面３５ａと法線を下向きに持つ５０°〜９０°の急斜面３５ｂとを備えている。

かかる構成を有するコントラスト向上シートＳ３によっても、映像源側からの各入射光Ｌ３１〜Ｌ３３は第一の実施形態にかかるコントラスト向上シートＳ１における入射光Ｌ１１〜Ｌ１３と同様の光路をたどる。さらに、映像源側から斜面に所定以下の小さな角度をもって入射する光Ｌ３４は、全反射されることなく楔形部３４の内部に入光する。光Ｌ３４は着色された楔形部３４に吸収され、ゴースト発生が抑えられる。また、観察者側から楔形部３４の底面に入射する外光Ｌ３５は楔形部３４の内部に入光し、光吸収効果を有する楔形部３４に吸収される。さらに、観察者側から入射する外光のうち、プリズムレンズ３５まで到達する外光Ｌ３６は、プリズムレンズ３５で反射されて楔形部３４の内部に入光し、光吸収効果を有する楔形部３４に吸収される。したがって観察者側からの視野による画像のコントラストが向上する。このように、コントラスト向上シートＳ３によっても、第一の実施形態におけるコントラスト向上シートＳ１と同様の効果、すなわち輝度、コントラストが高く、かつゴーストが抑えられ、断面方向に視野角を制御することが可能で、適正な視野角を有するコントラスト向上シートＳ３を得ることができる。

（第四の実施形態）
図４は、本発明の第四の実施形態にかかるコントラスト向上シートＳ４の断面を示している。このコントラスト向上シートＳ４は、観察者側から映像源側の方向に順に、映像源側ベースシート４１、レンズ部４２、観察者側ベースシート４３が貼り合わされて配置されており、映像源側ベースシート４３の映像源側には連続プリズム形状のプリズムレンズ４５が設けられている。レンズ部４２は屈折率Ｎ１を有する物質により形成されている。さらに、図面の上下方向に隣接する２つのレンズ部４２にはさまれた断面形状台形の部分には、屈折率Ｎ２を備えた透明な物質（以下において「透明屈折率物質４６」という。）中に光吸収粒子４８が添加された材料で充填されている。以降の説明においては、この透明屈折率物質４６が充填されている部分を「楔形部４４」と呼ぶ。断面形状台形の楔形部４４は、観察者側に下底面、映像源側に先端である上底面を備えている。

本実施形態においては、レンズ部４２の屈折率Ｎ１と、透明屈折率物質４６の屈折率Ｎ２は、コントラスト向上シートＳ４の光学特性を得るために、上記の式（１）に示される所定の範囲に設定されている。また、楔形部４４とレンズ部４２とが接する斜面が、出光面の法線Ｖ（当該コントラスト向上シートＳ４のレンズ部に対する垂直入射光に平行な線）となす角度は所定の角度θ₄ に形成されている。θ₄ は０°〜１５°の範囲である。

レンズ部４２は通常、電離放射線硬化性を有するエポキシアクリレートなどの材料にて構成されている。また、透明屈折率物質４６として通常、電離放射線硬化性を有するウレタンアクリレートなどの材料が使用されている。光吸収粒子４８は市販の着色樹脂微粒子が使用可能である。また、観察者側ベースシート４１、及び映像源側ベースシート４３は、レンズ部４２と略同一の屈折率を有する材料にて構成されている。観察者側ベースシート４３の観察者側には、本実施形態においても、上記第一の実施形態におけるコントラスト向上シートＳ１と同様に、観察者側にＡＲ、ＡＳ、ＡＧうち、少なくとも一の機能を備えている。

映像源側ベースシート４３の映像源側には連続プリズム形状の複数のプリズムレンズ４５が紙面に垂直に設けられており、プリズムレンズ４５は映像源からの拡散光を屈折させる。すなわち、プリズムレンズ４５は垂直方向に光を制御する。プリズムレンズ４５は、シート面を底面とする三角柱プリズムが配列されており、三角柱プリズムが映像源側ベースシート４３の底面となす角度は、法線を上向きに持つ５°〜２０°の緩斜面４５ａと法線を下向きに持つ５０°〜９０°の急斜面４５ｂとを備えている。

次にコントラスト向上シートＳ４のレンズ部４２内に入光した光の光路について、図４を参照しつつ簡単に説明する。なお、図４において、光Ｌ４１〜Ｌ４３、及びＬ４４の光路は模式的に示されたものである。いま、図４において、映像源側からレンズ部４２の中央部付近に入射した光Ｌ４１は、そのままコントラスト向上シートＳ４の内部を直進して通過し、観察者に至る。映像源側からレンズ部４２の端部に垂直に入射した光Ｌ４２は、レンズ部４２と透明屈折率物質４６との屈折率差により斜面にて反射され、所定の角度をもって観察者側に出光される。映像源側からレンズ部４２の端部付近に角度をもって入射した光Ｌ４３は、斜面にて反射され、入射時とは反対方向にさらに大きな角度をもって観察者側に出光される。映像源側から斜面に所定以下の小さな角度をもって入射する光Ｌ４４は、楔形部４４の内部に入光する。光Ｌ４４は楔形部４４の光吸収粒子４８に吸収され、ゴーストの発生が抑えられる。また、観察者側から楔形部４４の底面に入射する外光Ｌ４５は楔形部４４の内部に入光し、光吸収効果を有する光吸収粒子４８に吸収される。さらに、観察者側から入射する外光のうち、プリズムレンズ４５まで到達する外光Ｌ４６は、プリズムレンズ４５で反射されて楔形部４４の内部に入光し、光吸収粒子４８に吸収される。このようにしてコントラスト向上シートＳ４によっても、第一の実施形態におけるコントラスト向上シートＳ１と同様の効果、すなわち輝度、コントラストが高く、かつゴーストが抑えられ、断面方向に視野角を制御することが可能で、適正な視野角を有するコントラスト向上シートＳ４を得ることができる。

（第五の実施形態）
図５は、本発明の第五の実施形態のコントラスト向上シートＳ５を示している。このコントラスト向上シートＳ５も、観察者側から映像源方向に順に、観察者側ベースシート５１、レンズ部５２、映像源側ベースシート５３が貼り合わされて配置されており、映像源側ベースシート５３の映像源側には連続プリズム形状のプリズムレンズ５５が設けられている。レンズ部５２は屈折率Ｎ１を有する物質により形成されている。上下方向に隣接するレンズ部５２の間に挟まれた部分は、断面形状台形の楔形部５４を形成し、映像源側に先端を有し、楔形部５４の斜面および上底面は、屈折率Ｎ２を備え透明な物質により形成された層５６（以下「透明屈折率層５６」という。）により形成されている。さらに、楔形部５４の内部には、Ｎ２より高い屈折率を有する物質中に光吸収粒子５８が添加された材料が充填されている。

レンズ部５２の屈折率Ｎ１と、透明屈折率層５６の屈折率Ｎ２とは、コントラスト向上シートＳ５の光学特性を得るために、式（１）に示される所定の範囲に設定されている。また、透明低屈折率層５６とレンズ部５２とが接する斜辺が、出光面の法線Ｖ（当該コントラスト向上シートＳ５のレンズ部に対する垂直入射光に平行な線）となす角度は所定の角度θ₅ に形成されている。θ₅ は０°〜１５°の範囲である。

レンズ部５２は通常、電離放射線硬化性を有するエポキシアクリレートなどの材料にて構成されている。光吸収粒子５８は市販の着色樹脂微粒子が使用可能である。また、映像源側ベースシート５１、及び観察者側ベースシート５３は、レンズ部５２と略同一の屈折率を有する材料にて形成されている。観察者側ベースシート５３の観察者側には、本実施形態においても、上記第一実施形態にかかるコントラスト向上シートＳ１と同様に、観察者側にＡＲ、ＡＳ、ＡＧうち、少なくとも一の機能を備えている。

映像源側ベースシート５３の映像源側には連続プリズム形状の複数のプリズムレンズ５５が紙面に垂直に設けられており、プリズムレンズ５５は映像源からの拡散光を屈折させる。すなわち、プリズムレンズ５５は垂直方向に光を制御する。プリズムレンズ５５は、シート面を底面とする三角柱プリズムが配列されており、三角柱プリズムが映像源側ベースシート５３の底面となす角度は、法線を上向きに持つ５°〜２０°の緩斜面５５ａと法線を下向きに持つ５０°〜９０°の急斜面５５ｂとを備えている。

次にコントラスト向上シートＳ５のレンズ部５２内に入光した光の光路について、図５を参照しつつ簡単に説明する。なお、図５においても、光Ｌ５１〜Ｌ５３、及びＬ５４の光路は模式的に示されたものである。図５において、映像源側からレンズ部５２の中央部付近に入射した光Ｌ５１は、そのままコントラスト向上シートＳ５の内部を直進して通過し、観察者に至る。映像源側からレンズ部５２の端部付近に垂直に入射した光Ｌ５２は、レンズ部５２と透明低屈折率層５４との屈折率差により斜面にて反射され、所定の角度をもって観察者側に出光される。映像源側からレンズ部５２の端部付近に角度をもって入射した光Ｌ５３は、斜面にて反射され、入射時とは反対方向にさらに大きな角度をもって、観察者側に出光される。さらに、映像源側から斜面に所定以上の大きな角度をもって入射する光Ｌ５４は、楔形部５４の内部に入光する。光Ｌ５４は楔形部５４の光吸収粒子５８に吸収され、ゴーストの発生が抑えられる。また、観察者側から楔形部５４の底面５７に入射する外光Ｌ５５は楔形部５４の内部に入光し、光吸収効果を有する光吸収粒子５８に吸収される。さらに、観察者側から入射する外光のうち、プリズムレンズ５５まで到達する外光Ｌ５６は、プリズムレンズ５５で反射されて楔形部５４の内部に入光し、光吸収粒子５８に吸収される。このようにして、輝度、コントラストが高く、かつゴーストが抑えられ、断面方向に視野角を制御することが可能で、適正な視野角を有するコントラスト向上シートＳ５を得ることができる。

第四の実施形態及び第五の実施形態におけるコントラスト向上シートＳ４、Ｓ５における光吸収粒子４８、５８は、平均粒径が１μｍ以上で、楔形部が略台形の場合には、楔形部４４、５４の上底面の幅以下であることが好ましい。光吸収粒子４８、５８の大きさが１μｍ未満と小さすぎると、十分な光吸収効果を得ることができない。一方、光吸収粒子４８、５８の大きさが大きすぎ先端部である上底面の幅を超えると、製造時に、楔形部４４、５４の内部に充填しにくくなり好ましくない。
また、第四の実施形態及び第五の実施形態におけるコントラスト向上シートＳ４、Ｓ５における光吸収粒子４８、５８は、楔形部４４、５４の全体の体積に対して１０〜５０体積％であることが好ましい。かかる比率を維持することによって、十分な光吸収効果を保ちつつ、容易な製造条件を与えることができる。

本発明においては、楔形部の断面形状が略等脚台形で映像源側に先端を有する場合について説明しているが、楔形部の断面形状が略二等辺三角形で映像源側に先端を有するの場合においても、良好なコントラスト向上シートが得られる。また、楔形部が観察者側に先端を有する場合であっても、本発明のコントラスト向上シートの発明の思想は適用し得るものである。

さらに、本発明においては、楔形部をなす断面形状が略台形もしくは略三角形であって、楔形部の２つの斜面部分が出光面の法線となす各々の角度が異なっていても適用可能である。次に、図６を用いて説明する。
図６は、楔形部６４の斜面部分の形状が別な態様を示すコントラスト向上シートの断面図である。この楔形部６４は断面形状が台形をなすが、楔形部６４の２つの斜面部分が出光面の法線となす各々の角度が異なっており、図６においては、紙面の上側の角度θ₆₁が下側の角度θ₆₂より大きく、例えば、図６では、上側の角度θ₆₁が１０°、下側の角度θ₆₂は０°の場合を例示している。図６に示すように、楔形部６４の斜面部分の上側の角度が下側の角度より大きい状態にて、楔形部を水平方向に配列させた横ストライプで表示装置に用いることにより、映像源からの上方向の光に対して透過率が高く、観察者側の輝度をより向上させることができる。

図７は、本発明のコントラスト向上シートの構成の一例を示す図である。図７に示されるコントラスト向上シートＳ７は垂直断面形状が水平方向に一定な単位レンズ部７２を備えている。観察者側にはベースシート７１が、映像源側にはベースシート７３が配置されており、ベースシート７３の映像源側には三角柱プリズムレンズ７５が水平方向に配列されている。図面では理解のためにこれら三者が離れて表されているが、実際にはこれらは貼り合わされている。

図８は、本発明にかかる図７に示したコントラスト向上シートを備えた表示装置８０の構成を示している。図８において、紙面手前左下方向が観察者側であり、紙面奥側右上方向を映像源側とする。本発明の表示装置８０は、映像源側から順に、液晶ディスプレイパネル（ＬＣＤ）８１と、映像源側に三角柱プリズムレンズ７５が設けられたベースシート７３と、レンズ部が水平方向に配列されたコントラスト向上シート７２と、さらに観察者側にＡＲ、ＡＳ、ＡＧうち、少なくとも一つの機能が備えられている機能性シート７１とを備えている。図８においてはこれらが互いに離れて表されているが、これは図面の理解のためであり、実際にはこれらは互いに接するか、又は接着されている。
本発明のコントラスト向上シートは、ＯＬＥＤ、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）等、他のディスプレイにも適用することができる。

（実施例１）
図４に示すような、観察者側ベースシート、レンズ部、映像源側にプリズムレンズを設けた映像源側ベースシートより構成され、断面形状等脚台形の楔形部を有し、映像源側に幅の狭い先端部を持ち、さらに図示はされていないが、台形部の下底面にブラックストライプＢＳを設けたコントラスト向上シートを下記仕様にて作製した。ＢＳ率はコントラスト向上シートの楔形部下底面に形成されたブラックストライプＢＳの面積比率を示し、台形テーパー角度は台形の斜面部分が出光面の法線となす角度（θ）である。
ＢＳ率：２５％
レンズ間ピッチ：０．１ｍｍ
レンズ部材料（樹脂）屈折率：１．５６
楔形部材料屈折率：１．５６
楔形部上底面幅：７μｍ
台形テーパー角度：５°
黒色光吸収粒子粒径：５μｍ
プリズムレンズ角度：上側緩斜面；１０°、下側急斜面；６０°
上記のシートは、特に上方からの外光に対して明室コントラストが向上し、さらに入射角度の大きい光は楔形部で吸収されるので、輝度はほとんど減少せず、またゴーストも抑えられたコントラスト向上シートが得られた。

（実施例２）
断面形状台形の楔形部を有し、図６に示すように、台形の上側斜面のテーパーを１０°、下側斜面のテーパーを０°とし、それ以外の条件は実施例１と同じであるコントラスト向上シートを作製した。
このコントラスト向上シートもコントラストが高く、入射角度の大きい光は楔形部で吸収されるので、輝度はほとんど減少せず、ゴーストが抑えられたコントラスト向上シートが得られた。

（実施例３）
プリズムレンズの上側緩斜面の角度を変えた以外は、実施例１と同じ条件で数種類のコントラスト向上シートを作製し、それらのシートを液晶表示装置の前面に順次設置し、視野角の好ましさとコントラストの良否を、目視による○×判定で比較した。その結果、および総合評価を表１に示す。

表１に示す上側緩斜面の角度１０°の場合は、実施例１と同じである。表１に示されるように、緩斜面角度が２０°を超えると、視野角が小さくなって観察者に好ましくなくなり、一方、緩斜面角度が１°未満だと、コントラストが低下してしまう。したがって、プリズムレンズの好ましい上側緩斜面角度は、５°〜２０°の範囲となり、この範囲において、コントラストが高く好ましい視野角を有するコントラスト向上シートが得られた。

（実施例４）
プリズムレンズの下側急斜面の角度を変えた以外は、実施例１と同じ条件で数種類のコントラスト向上シートを作製した。緩斜面の角度は実施例１と同じ１０°である。作製した数種類のシートを液晶表示装置の前面に順次設置し、製造上の制約とコントラストの良否を、目視による○×判定で比較した。その結果、および総合評価を表２に示す。

表２に示す下側急斜面の角度６０°の場合は、実施例１と同じである。表２に示されるように、急斜面角度が９０°を超えると、プリズムレンズの製造が困難となり、一方、急斜面角度が５０°未満だと、コントラストが低下してしまう。したがって、プリズムレンズの好ましい下側急斜面角度は、５０°〜９０°の範囲となり、この範囲において、コントラスタが高く製造が容易なコントラスト向上シートが得られた。

以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態
に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定さ
れるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に
反しない範囲で適宜変更可能である。

本発明の第一の実施形態におけるコントラスト向上シートの一方向の断面を示す図である。 第二の実施形態におけるコントラスト向上シートの一方向の断面を示す図である。 第三の実施形態におけるコントラスト向上シートの一方向の断面を示す図である。 第四の実施形態におけるコントラスト向上シートの一方向の断面を示す図である。 第五の実施形態におけるコントラスト向上シートの一方向の断面を示す図である。 楔形部の斜面部分の形状が別な態様を示すコントラスト向上シートの断面図である。 コントラスト向上シートの構成の一例を示す図である。 本発明のコントラスト向上シートを備えた表示装置の構成の一例を示す図である。 プリズムレンズを設けない場合のコントラスト向上シートの外光の光路を説明する図である。 従来のコントラスト向上シートの一例を示す図である。

符号の説明

Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７ コントラスト向上シート
１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１ 観察者側ベースシート
１２、２２、３２、４２、５２、６２、７２ レンズ部
１３、２３、３３、４３、５３、６３、７３ 映像源側ベースシート
１４、２４、３４、４４、５４、６４、７４ 楔形部
１５、２５、３５、４５、５５、６５、７５ プリズムレンズ
１５ａ、２５ａ、３５ａ、４５ａ、５５ａ プリズムレンズの緩斜面
１５ｂ、２５ｂ、３５ｂ、４５ｂ、５５ｂ プリズムレンズの急斜面
３６、５６ 透明屈折率層
４６ 透明屈折率物質
４８、５８ 光吸収粒子
８０ 表示装置
Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３、Ｌ４１、 Ｌ４２、Ｌ４３、Ｌ５１、Ｌ５２、Ｌ５３、Ｌ６ 光線
Ｌ１４、Ｌ２４、Ｌ３４、Ｌ４４、Ｌ５４ 光
Ｌ１５、Ｌ２５、Ｌ３５、Ｌ４５、Ｌ５５、Ｌ１６、Ｌ２６、Ｌ３６、Ｌ４６、Ｌ５６ 外光
Ｓ９ プリズムレンズを設けていないコントラスト向上シート
９１ 観察者側ベースシート
９２ レンズ部
９３ 映像源側ベースシート
９４ 楔形部
Ｌ９５、Ｌ９６、Ｌ９７ 外光

Claims (12)

1. 映像光を発する映像源と、前記映像源よりも観察者側に配置されるコントラスト向上シートとを備える表示装置であって、
   前記コントラスト向上シートは、断面形状が台形のレンズ部が所定の間隔で配列されるとともに、隣り合う前記レンズ部間の楔形部は、前記レンズ部と、同一又は異なる材料が充填され、前記楔形部は、映像源側もしくは観察者側に先端を有し、かつ、光吸収効果を有し、
   前記コントラスト向上シートを構成するシートの最も映像源側であるシート面に、プリズムレンズが設けられ、
   前記プリズムレンズは、前記シート面を底面とする三角柱プリズムが配列されており、前記三角柱プリズムが前記底面となす角度が、法線を上向きに持つ５°〜２０°の緩斜面と法線を下向きに持つ５０°〜９０°の急斜面とを備える
   ことを特徴とする表示装置。
2. 前記プリズムレンズは垂直方向に光を制御することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記楔形部の断面形状が観察者側に幅広の下底面を有する略台形であることを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
4. 前記楔形部の斜面部分が出光面の法線となす角度をθとしたとき、θが０°〜１５°の範囲であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の表示装置。
5. 前記楔形部の少なくとも斜面部分を構成する材料の屈折率Ｎｘと、前記レンズ部を構成する材料の屈折率Ｎｙとの間に
   Ｎｘ−Ｎｙ≧−０．０１
   なる関係を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の表示装置。
6. 前記楔形部に光吸収粒子が添加されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の表示装置。
7. 前記楔形部が略台形であって、前記光吸収粒子の平均粒径が１μｍ以上で、前記略台形の上底面の幅以下であることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
8. 前記光吸収粒子の添加量が１０〜５０体積％であることを特徴とする請求項６又は７に記載の表示装置。
9. 前記コントラスト向上シートは、少なくとも一面側に、ＡＲ、ＡＳ、ＡＧ、タッチセンサーのうちのいずれか、又はこれらの内複数の付加機能が付与されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の表示装置。
10. 前記楔形部の２つの斜面部分が出光面の法線となす各々の角度が異なっていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の表示装置。
11. 前記楔形部の２つの斜面部分が前記出光面の法線となす各々の角度は、上側の角度が下側の角度より大きいことを特徴とする請求項１０に記載の表示装置。
12. 前記コントラスト向上シートを、前記断面形状が台形の前記レンズ部が横ストライプとなる形態で用いることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の表示装置。

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